Гидрогеологическая характеристика района

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

КАФЕДРА «ГЕОЛОГИЯ, ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ»

ОТЧЕТ

ПО УЧЕБНОЙ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ ПРАКТИКЕ

Группа: ВВ-211, бригада №1: Башинова А. Васенок Ю. Васильева Н. Волкова С. Грузинский А. Дёмкина С. Коликова Е. Москаленко Л. Чикаева К. Руководитель: Сухорукова А.Ф.

Новосибирск 2012

Содержание

Введение………………………………………………………………………….........3

1.Физико-географические условия района практики…………..…………………..5

1.1 Географическое расположение. Общая характеристика района…………5

1.2 Климат района работ.……………………………………………………....5

1.3 Рельеф долины р.Ини………………..........……………………………….6

2. Геологическое строение района…...……………………...……………....….......8

2.1 Породы палеозойской эры ……………………………..….………….8

2.2 Грунты без жестких структурных связей четвертичного возраста…8

3. Гидрологическая характеристика района…………….…………….…………...10

4. Физико-геологические явления………………………………………....…........14
4.1 Овраги…..………………………………………...………….……………….14
4.2 Оползни….…………………………………………………………………...14
4.3 Осыпи………………………………………………………………………...15
4.4 Морозное пучение………………………………..…………………….........15
4.5 Выветривание…………………………………………………………..........15
4.6 Просадка……………………………………………….…………………….16
4.7 Заболачивание………………………………………..……………….……..17

5. Строительные материалы…………….…………………………………………18

5.1 Каменные материалы………...…………………………………..…..18

5.2 Рыхлые материалы………………………...…………………..….….19

6. Инженерно-геологическое районирование…….………………………...……22

7. Инженерно-геологические условия участка выработок…………………...…25

Заключение…………………………………………………………………….…...27

Список литературы…………………………………...…………………………....28

Введение

Полевая учебная инженерно-геологическая практика проводится на учебном полигоне СГУПСа, расположенного в юго-восточной части Новосибирской области, в долине р.Иня.

В задачу практики входит закрепление теоретических знаний по курсу инженерной геологии и ознакомление студентов с составом и методами изыскательских работ при строительстве.

Во время практики моделируется процесс инженерно-геологических изысканий на всех его этапах: подготовительном, полевом и камеральном.

Нами были проделаны следующие виды работ:

1. Маршрутная съемка. Проводилась в течение двух дней. В ней принимали участие все студенты. Во время съемки проводились наблюдения рельефа местности, делался вывод о характере поверхностных грунтов, собирались образцы грунта в бюксы, на склонах были проведены расчистки. Вся важная информация фиксировалась в полевых журналах студентов.

2. Отбор монолитов. Из уже выкопанных шурфов наша бригада отобрала монолит для дальнейшего исследования в лаборатории. Также были замерены расстояния между скважинами и до уреза воды для построения разреза.

3. Лабораторные исследования отобранных проб грунта. Каждая бригада должна была выполнить четыре лабораторных работы.

4. Построение инженерно-геологической карты и инженерно-геологичекого разреза.

5. Написание отчета.

Фамилия Имя	Наименование работ
Башинова А.	Построение карты
Васенок Ю.	Написание отчета, глава 4
Васильева Н.	Написание отчета, глава 1
Волкова С.	Выполнение разреза
Грузинский А.	Написание отчета, глава 2
Дёмкина С.	Написание отчета, глава 3
Коликова Е.	Написание отчета, глава 6
Москаленко Л.	Написание отчета, глава 7
Чикаева К.	Написание отчета, глава 5

1. Физико-географические условия района практики

1.1. Место расположения, общая характеристика

Район практики расположен в юго-восточной части Новоси­бирской области, в долине р. Ини (нижнее течение). В тек­тоническом отношении эта территория находится в пределах Колывань - Томской складчатой зоны, являющейся одной из структур Алтае - Саянской складчатой системы. Колывань - Томская складчатая зона занимает правобережье р. Оби, прости­раясь от г. Камня - на - Оби до г. Томска дугой длиной около 400 м. Характерной особенностью этого региона является то, что здесь на незначительной глубине залегают скальные породы палеозой­ского времени образования, перекрытые сравнительно маломощ­ным чехлом рыхлых отложений четвертичного периода.

Рельеф местности сильно пересеченный, волнисто-увалистый, местами мелкосопочный. Абсолютные отметки дневной поверх­ности в пределах водораздельных участков и склонов к речным долинам изменяются от 280 до 130 м. В пределах речных долин (р. Ини, и др.) отметки рельефа снижаются до 120... 100 м.

1.2. Климат

Современные климатические характеристики территории (по­казатели теплообеспеченности и увлажненности пород, глубина промерзания грунта и др.) относятся к группе зонально-геологических факторов. Эта группа факторов оказывает суще­ственное влияние на современное состояние дисперсных пород (зависящее, главным образом, от фазового состояния влаги и ее количества в них), на характер и интенсивность экзогенных про­цессов и гидрогеологические особенности верхней части разреза территории.

Температурный режим отличается резкой континентальностью, для которой характерны значительные колебания тем­пературы воздуха в течение не только года и месяца, но и суток.

В районе практики климат умеренно теплый, слабо увлаж­ненный. Продолжительность периода с устойчивым снежным по­кровом — 157... 162 дня. Наибольшая глубина промерзания грун­та достигает 260 см. Безморозный период длится 110... 115 дней.

В период нашего пребывания в районе практики погода наблюдалась преимущественно солнечная, безоблачная.

1.3 Рельеф долины реки Ини.

Иня - река в Кемеровской и Новосибирской областях РФ, правый приток Оби. Длина 663 км, ширина русла реки 70-120 м. Глубина русла реки 1,0 – 2,0 м. Берёт начало и протекает преимущественно в пределах Кузнецкой котловины. Питание главным образом снеговое. Средний годовой расход воды у деревни Кайлы (119 км от устья) 45,6 м2/сек. Она впадает в р. Обь в районе г. Новосибирска. Иня – река предгорных районов Алтае – Саянской горноскладчатой области. Долина р. Ини ассиметрична: правый берег имеет выровненную и слаборасчлененную поверхность, а левобережью характерны овраги и обрывы, вскрывающие толщи палеозойских и четвертных пород водораздельного пространства.

Долина реки имеет ширину до 3 км. Отметки поверхности воды в районе практики в межень составляет 81 м над уровнем моря.

Половодье весной во время таяния снега, высота подъема воды достигает 8,5 м. За период половодья по р. Иня проходит 76% годового стока объема – 1,02 км³ воды.

В долине реки Иня ярко выражены три аккумулятивные террасы: пойменная, первая надпойменная, вторая надпойменная.

Пойменная терраса имеет высоту 1,0 – 3,0 м, ширину низкой поймы до 5 – 10 м. По обоим берегам реки сложена аллювиальными супесями и суглинками. Высокая пойма по правому берегу сложена старичными отложениями (точка наблюдения 12). Высокая пойма высотой 5 – 7 м над меженным уровнем воды распространена в виде сегментов шириной до 300 м, по правому берегу сложена старичными отложениями. Характеризуется ровной горизонтальной поверхностью с абсолютными отметками рельефами 86 – 90 м.

По правому берегу реки напротив полигона на высокой пойме посадки соснового леса. В рельефе высокой поймы выделяются пониженные участки, ранее здесь были старичные озера, отрезанные от основного русла реки.

Первая надпойменная терраса сохранилась по правому склону долины выше поймы, заросшей сосновым бором. Высота террасы составляет 9 – 10 м над урезом воды в реке. Абсолютные отметки поверхности террасы составляют 91 – 99 м. Песчаный состав с незначительным по мощности линзовыми прослойками легкой супеси является характерной особенностью террасы.

Вторая надпойменная терраса тянется вдоль левого берега реки. В районе учебного полигона она возвышается над высокой поймой. На участке выше устья реки Шебанихи вторая надпойменная терраса спускается к береговому уступу Ини в виде крутого обрыва (точка наблюдения 2), высота склонов – 15 – 18 м. Поверхность террасы ровная, имеет отметки 110 – 120 м над уровнем моря. По строению терраса цокольная. В основании скальные палеозойские породы, цоколь перекрыт осадочным чехлом из дисперсных суглинистых грунтов.

В пределах учебного полигона обе речки имеют горный характер. Водные потоки Крутихи и Шебанихи активно размывают скальные палеозойские породы, дробят их на обломки и во время весеннего половодья выносят щебень в устье, образуя в местах впадения в Иню пролювиальные отложения в виде конусов выноса.

В районе геолагеря на склоне второй террасы есть несколько древних оврагов глубиной 5 – 8 м. Длина их до 150 м. Базисом эрозии оврагов является поверхность высокой поймы. Рост оврагов остановился, борта заросли деревьями и кустарниками.

Геологическое строение

Геологическое строение полигона было определено по естественным обнажениям и разведочным выработкам (расчисткам), выполненным на склоне долины и на ровной поверхности надпойменной террасы.

2.1 Породы палеозойской эры

Колывань-Томская складчатая зона представляет собой верхнепалеозойскую структуру, сложенную толщами девонского - каменноугольного периодов.

Каменноугольные отложения представлены мощной толщей серо-зеленых, желтовато-серых и черных глинистых сланцев, многократно переслаивающейся с серыми, иногда зеленоватыми слюдистыми песчаниками (точка наблюдения 1). Эти песчаники – самые древние породы, находящиеся в районе практики.

Таким образом, породы, образовавшиеся в палеозойскую эру, на учебном полигоне представлены кремнистыми песчаниками, глинистыми сланцами и мраморизованными известняками.

Черно-бурые глинистые сланцы и песчаники, встречающиеся в карьере (точка наблюдения 1),были смяты в складки в результате динамометаморфизма. Для данных пород харектерна эндогенная трещиноватость. Также эти сланцы встречаются на левом берегу реки Ини между устьем реки Шебаниха и дачным поселком, склонны к выветриванию и осыпанию (точки наблюдения 7,8).

Мраморизованные известняки темно-серого цвета, встречающиеся на правом берегу в районе реки Ини напротив дачного поселка, имеют правильную и точную пластовую отдельность (точка наблюдения 15). Цоколь пород перекрыт слоем четвертичных отложений.

2.2 Грунты без жестких структурных связей четвертичного возраста.

На преобладающей части территории Новосибирского Приобья денудационные процессы полностью уничтожили кору выветривания (переотложили её продукты в более пониженные участки рельефа). Кора выветривания коренных пород сохранилась до четвертичного времени на немногих ограниченных участках («карманах» выветривания) мощностью 30 – 40 м. Отложения коры выветривания можно наблюдать в естественных разрезах по долине реки Обь и её притокам (Ине, Каменке). Эти отложения представлены белыми каолиновыми и охристыми глинами третичного возраста. Дочетвертичные породы Приобья почти повсеместно перекрыты четвертичными отложениями.

В основании второй надпойменной террасы залегают глинистые сланцы мощностью до 15 -18 м, на поверхности которых залегает гравийно-галечниковый слой мощностью до 0,4 м. Основание террасы перекрыто осадочным чехлом лессовых суглинков и супесей, обладающих просадочностью.

Аккумулятивная первая надпойменная терраса представлена лессовыми супесями(точка наблюдения 14).

Аллювиальные отложения встречаются на высокой и низкой пойме реки Ини. Высокая пойма левого берега сложена супесью мощностью до 3 м (индивидуальное задание бригады №1). Высокая пойма правого берега, прилегающая к руслу, сложена переслаивающимися супесью и мелкозернистым песком ( точка наблюдения 11). Здесь также встречаются поросшие болотной растительностью (осока, тальник) понижения, распространены обогащенные органическими отложениями темно-серые суглинки – старичный аллювий, для которого характерна большая влажность.

В русле реки Иня встречаются сложенные галечником, песком и гравием острова и отмели. Галька кварцевая, окрашенная окислами железа в бурый цвет. Заполнителем галечника является сильноглинистый буровато-жёлтый песок с прослоями суглинка.

Низкая пойма сложена современными иловатыми мелкозернистыми песками мощностью до 1,5 м (точка наблюдения 9). В устьях Крутихи и Шебанихи формируются состоящие из щебня глинистых сланцев конусы выноса высотой до 1,5 м.

Гидрогеологическая характеристика района.

Гидрогеология – наука, изучающая происхождение, условия залегания, состав и закономерности движений подземных вод.

В районе геологической практики подземные воды распространены в верхней трещиноватой зоне палеозойских пород. Эти воды питаются за счет инфильтрации атмосферных осадков, поэтому режим их непостоянен.

Подземные трещинные воды выходят на поверхность в долине реки Ини и ее притоков в виде нисходящих источников ( точки наблюдения 4,5,8).

В некоторых местах в основании высоких выходов палеозойских пород, наблюдаются восходящие источники. Напор вод обусловлен содержанием воды в вышерасположенных трещинах. Дебит нисходящих источников, расположенных по левому берегу реки Ини, составляет 17.28 /сутки (точка наблюдения 5).

Типы подземных вод

- Верховодка

- Грунтовые воды

- Артезианские воды

- Трещинные воды

Верховодка – временное скопление подземных вод в зоне аэрации, залегающие вблизи поверхности земли и отличающиеся непостоянством распространения, временем существования и дебита. Верховодка, как правило, образуется на первом от поверхности земли водоупорном пласте или прослойках водоупорных отложений в водоносноной толще, имеет локальное распространение и сезонный характер существования. Верховодка существует в период достаточного увлажнения, а в засушливое время исчезает. В тех случаях, когда водоупорный пласт залегает вблизи поверхности или выходит на поверхность, развивается заболачивание. К верховодке также нередко относят почвенные воды, или воды почвенного слоя, представленные почти связанной водой, где капельно-жидкая вода присутствует только в период избыточного увлажнения.

Воды верховодки обычно пресные, слабоминерализованные, но часто бывают загрязнены органическими веществами и содержат повышенные количества железа и кремнекислоты. Как правило, верховодка не может служить хорошим источником водоснабжения. Однако при необходимости принимаются меры для искусственного сохранения этого типа вод: устраивают пруды, отводы из рек, обеспечивающие постоянным питанием эксплуатируемые колодцы, насаждения растительности или задерживающие снеготаяние. Верховодка представляет значительную опасность для строительства. Залегая в пределах подземных частей зданий и сооружений, она может вызвать их подтопление, если заранее не были предусмотрены меры дренирования или гидроизоляции.

Грунтовые воды – воды первого от поверхности земли постоянного водоносного горизонта, выдержанного по площади и расположенного на первом водоупорном слое.

Они, как правило безнапорные, в редких случаях имеют локальный напор, характеризуются более или менее постоянным дебитом. Грунтовые воды могут залегать как в рыхлых пористых породах, так и в твердых трещиноватых коллекторах. Уровень грунтовых вод подвержен сезонным колебаниям, на него влияют количество выпадающих осадков, климат, рельеф, наличие растительного покрова и хозяйственная деятельность человека. Грунтовые воды являются одним из источников водоснабжения (преимущественно колодцы), выходы подземных вод на поверхность называются родниками, или ключами.

В разрезе высокой левобережной поймы на территории полигона грунтовые воды залегают на глубине 3,5 м. Источник питания – атмосферные осадки и трещинные воды.

Напорные (артезианские) воды — воды, которые находятся в водоносном слое, заключенном между водоупорными слоями, и испытывают гидростатическое давление, обусловленное разностью уровней в месте питания и выхода воды на поверхность. Характеризуются постоянством дебита. Область питания у артезианских вод, размеры бассейнов которых достигают иногда тысячи километров, лежит обычно выше области стока воды и выше выхода напорных вод на поверхность Земли. Области питания артезианских бассейнов иногда значительно удалены от мест извлечения воды.

Трещинные воды – подземные воды, циркулирующие в трещинах скальных грунтов. Они перемещаются по трещинам разного происхождения: тектоническим разломам, трещинам отдельности магматических массивов, трещинам выветривания и образуют единую гидравлическую систему. Питание данного типа вод происходит за счет инфильтрации атмосферных осадков. Трещинные воды в лагере используются для целей водоснабжения. Это стало возможным в результате бурения скважины с поверхности второй надпойменной террасы. Глубина данной скважины составляет порядка 70 м, при этом она пересекает многочисленные трещины, заполненные водой. Вода в скважины залегает на глубине 15 м, с помощью насоса вода пополняет водонапорную емкость и из нее подается в водопроводную сеть. Дебит скважины составляет около 10 /сут.

Химический состав трещинных вод определяется химическим составом вмещающих их горных пород. В частности в исследуемом районе трещинные воды слабоминерализованные пресные гидрокарбонатные кальциево-магниевые, минерализация составляет порядка 0,5 – 0,9 г/л. Содержание кальция и магния определяет повышенную жесткость воды. Подземные трещинные воды выходят на поверхность в виде нисходящих источников в долине реки Иня из глинистых сланцев в основании второй надпойменной террасы.

В районе геологической практики мы наблюдали несколько нисходящих источников:

Источник №1 – терщино-грунтовые подземные воды, базис эрозии – р. Иня (точка наблюдения 4).

Источник №2 –трещинные жесткие пресные воды, вода без вкуса, без запаха, прозрачная чистая, температура 10 градусов Цельсия (точка наблюдения5).

Источник №3 – трещинные подземные воды, базис эрозии – р. Иня (точка наблюдения 8).

Во время практики мы провели откачку подземных вод. Откачка воды из водозаборных сооружений производится при помощи различных насосов. Целью нашей откачки было определения коэффициента фильтрации грунтов и вычисления дебита скважин. Метод откачки считается самым точным. Откачку производили из одиночной скважины (центральная скважина) при двух степенях понижения (скважины 1,2).Продолжительность нашей откачки составляла два часа. В результате непрерывной откачки уровень воды в скважине понижается и устанавливается на определенной глубине.

Уровень водоносного горизонта, не нарушенного откачкой, называют статическим. Уровень, создающийся после понижения воды откачкой, назы­вают динамическим.

В зависимости от режима фильтрации различают откачки при установившемся (стационарном) режиме, когда все гид­родинамические характеристики потока (напор, понижение уровня, скорость и т. д.) не изменяются со временем, и при неустановившемся (нестационарном) режиме, когда все ука­занные параметры со временем изменяются.

В зависимости от режима откачки различают откачки при постоянном дебите (Q=cons t) и при постоянном понижении уровня воды (S=const).

При установившемся движении воды эти параметры пере­менны.

Перед началом опытных работ мы провели ниве­лировку устьев скважин и рулеткой определить расстояние между ними.

В ходе проведения откачки, используя рулетку-хлопушку, определяли положение ста­тического уровня воды во всех скважинах каждые 15 минут, заносили данные в бланк лабораторных работ. После откачки определили время восстановления исходного уровня подземных вод.

В результате проведенной откачки рассчитали коэффициент фильтрации (к= 0.258) и дебит скважины (=36 м3/сутки).

Также коэффициент фильтрации можно определить с помощью прибора Нестерова, с устройством которого мы были ознакомлены на полигоне.